1. С какой скоростью должен двигаться мопед массой 72 кг, чтобы обладать кинетической энергией 8,1 кДж?
2. Определите, какой кинетической энергией будет обладать пуля, вылетевшая из винтовки. Скорость пули при вылете равна 500 м/с, масса – 5 г.
3. На какую высоту нужно поднять тело массой 5 кг, чтобы его потенциальная энергия увеличилась на 40 Дж?

N ≈ 1.57·10²³

Объяснение:

T = 315 K

<v> = 320 м/c

m = 20 г = 0,02 кг

Na = 6.022·10²³  1/моль - постоянная Авогадро

R = 8.31 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная

N - ?

По закону Клапейрона-Менделеева

pV = νRT

(р - давление, V - объём, ν - количество вещества)

ν = N/Na

pV = NRT/Na  (1)

Будем считать газ идеальным и одноатомным, тогда давление газа р можно вычислить как

р = nm₀<v>²/3 (n - концентрация, m₀ - масса молекулы)

n = N/V;  m₀ = m/N

Тогда

nm₀ = m/V

р = m<v>²/3V

и

pV =  m<v>²/3 (2)

Приравняем правые части уравнений (1) и (2)

NRT/Na = m<v>²/3

и выразим отсюда N

N =  m<v>²Na/3RT

N = 0.02 · 320² · 6.022·10²³ : (3 · 8.31 · 315)

N ≈ 1.57·10²³

S₁ = 2 Тм = 2 · 10¹² м

Так как центр управления полетами на Земле получает ответный сигнал, то радиоимпульс проходит двойное расстояние, т.е.:

    S = 2S₁ = 4 · 10¹² м

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме:

     с = 3 · 10⁸ м/c

Тогда минимальный промежуток времени, через который центр управления полетами на Земле получит ответ на свой сигнал, после его отправки с Земли:

      t = S/c = 4 · 10¹² : (3 · 10⁸) ≈ 1,33 · 10⁴ = 1330 (c)

Если же, в качестве точки отсчета времени, берется момент получения кораблем сигнала с Земли, а не его отправки из центра управления полетами на Земле, то время на прохождение обратного сигнала будет, соответственно, вдвое меньшим:

        t₁ = S₁/c = 2 · 10¹² : (3 · 10⁸) ≈ 0,67 · 10⁴ = 670 (c)